Brygida Knysz, Jacek Gąsiorowski, Małgonata Inglot, Weronika Rymer, Aleksandra Szymczak, Andrzej Gładysz
ROLA I ZASTOSOWANIE TERAPEUTYCZNE INTERLEUKINY 2 W ZAKAŻENIU HIV
Katedra i Klinika Chorób Zakaźnych Akademii Medycznej we Wrocławiu
Kierownik: A. Gładysz
Przedstawiono rolę interleukiny 2 (IL-2) w terapii zakażeń HIV. Omawiana cytokina jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania układu immunologicznego. Jej wysokie stężenia obserwuje się w bezobjawowej fazie zakażenia HIV, a spadek - podczas progresji do AIDS. U większości pacjentów zakażonych HIV podawanie IL-2 powoduje znaczny wzrost liczby limfocytów T CD4+, co tym samym wydłuża czas przeżycia tych osób i poprawia rokowanie.
Słowa kluczowe: zakażenie HIV, interleukina-2, IL-2 Key words: HIV infection, interleukin-2, IL-2
WSTĘP
Interleukina 2 (IL-2) należy do rodziny cytokin wydzielanych przez leukocyty. Zosta ła po raz pierwszy zidentyfikowana w 1976 r. przez Morgan i wsp. jako czynnik wzrostu komórek T (TCGF - T cell growth factor) (1). Najważniejszymi komórkami produ kującymi IL-2 są limfocyty T CD4+, a ponadto niektóre limfocyty T CD8+ oraz
komórki NK aktywowane antygenem lub mitogenem (2, 3, 4, 5, 6). Wykazano, że produkują ją także komórki nowotworowe niektórych typów chłoniaków (1). IL-2 działa autokrynnie na komórki ją produkujące oraz endokrynnie na inne komórki wykazujące ekspresję jej receptora błonowego (1).
Rola, jaką odgrywa IL-2 w procesie odpowiedzi immunologicznej polega na modu lowaniu układu immunologicznego. Bierze ona udział w różnych mechanizmach od pornościowych (zarówno swoistych jak i nieswoistych) związanych zarówno z zakaże niami, jak i nowotworami (3, 4, 5, 6). Komórkami efektorowymi są przede wszystkim aktywowane limfocyty T, tak CD4+ jak i CD8-+ IL-2 odgrywa podstawową rolę w procesie ich proliferacji (stąd nazwa „czynnik wzrostu limfocytów") (1). Wydłuża także czas przeżycia tych komórek oraz wzmaga efektywność ich działania (2). Drugą ważną grupą komórek reagujących na IL-2 są komórki NK. Pod wpływem tej cytokiny następuje ich aktywacja oraz stymulacja do wydzielania szeregu cytokin takich jak
czynnik martwicy nowotworów alfa (Tumor necrosis factor-TNFα), interferon gamma (IFNγ), GM-CSF. To działanie z kolei, jest badane i wykorzystywane w terapii nowo tworów (1, 2, 6, 7, 8, 9, 10).
IL-2 wywiera również wpływ (zarówno bezpośrednio jak i pośrednio) na inne komórki układu odpornościowego, jak: limfocyty B, makrofagi i monocyty oraz na komórki macierzyste układu krwiotwórczego (zwłaszcza erytroidalnego i granulocytarno-makro-fagowego). Stymuluje także ekspresję własnego receptora na komórkach T, B i NK (1, 6, 7, 9, 11).
Z powyższych względów, od wielu lat prowadzone są badania wykorzystania immu-nobiologicznych właściwości IL-2 w leczeniu różnych stanów chorobowych (1,10,12,13).
WYKORZYSTANIE IL-2 W TERAPII
Syntetyczna IL-2 jest zarejestrowana w Europie jako preparat stosowany w terapii raka nerki, ale trwają badania nad jej wykorzystaniem w innych rodzajach nowotworów (płuca, oskrzela, czerniaku) (1, 10), a także w leczeniu zakażenia HIV (7, 12). W piś miennictwie można również spotkać się z propozycjami wykorzystania IL-2 u pacjentów z autoagresją i z nawracającymi lub przewlekłymi zakażeniami (np. gruźlicą), jednak działania niepożądane występujące podczas stosowania tej cytokiny znacznie ograni czają jej szersze zastosowanie w praktyce klinicznej (1, 10).
ROLA IL-2 W TERAPII ZAKAŻEŃ HIV
Obecnie już rutynowo stosowana w zakażeniach HIV, wysoce aktywna skojarzona terapia antyretrowirusowa (highly active antiretroviral therapy-HAART) lekami ha mującymi replikację HIV w znacznym stopniu przyczynia się do spowolnienia progresji zakażenia i prowadzi do częściowej rekonstrukcji układu immunologicznego. Jednakże, zakażenie HIV wymaga - jak uczy doświadczenie kliniczne - terapii kompleksowej, o różnych punktach uchwytu, prowadzącej do odbudowy układu odpornościowego osób żyjących z HIV (2, 7, 14). W związku z tym poszukiwane są nowe, alternatywne, bardziej skuteczne sposoby leczenia, których celem jest dalsze wydłużenie przeżycia osób żyjących z HIV, a przede wszystkim dążenie do całkowitej eradykacji wirusa w ich organizmie (14).
Obecnie najbardziej zaawansowane są badania kliniczne zastosowania kompleksowej terapii przeciwwirusowej hamującej replikację HIV łącznie z terapią wpływającą na ilościową i jakościową poprawę układu immunologicznego. Trwają badania III. fazy zastosowania HAART łącznie z interleukiną-2 podawaną cyklicznie (13, 15, 16). Taki sposób leczenia wynika z poznania wielokierunkowych, korzystnych mechanizmów działania IL-2 na układ immunologiczny (2, 5, 7, 14, 15).
Wiadomo, że wysokie stężenia tej cytokiny oraz interferonu gamma obserwuje się w bezobjawowej fazie zakażenia HIV (profil cytokin TH-1-zależnych), podczas gdy progresja infekcji koreluje z przewagą cytokin TH-2-zależnych, takich jak IL-4 i IL-10 (17,18). Wiadomo też, że istotą zakażenia HIV jest rozwój szeregu zaburzeń immuno logicznych ilościowych i jakościowych, które w efekcie prowadzą do progresji infekcji i pojawiania się zakażeń oportunistycznych oraz nowotworów związanych z AIDS (3, 5, 16, 18, 19).
W przebiegu zakażenia HIV dochodzi do stopniowego spadku liczby limfocytów
T CD4+ i wzrostu prawdopodobieństwa rozwoju AIDS (17). Mechanizm niszczenia
tych komórek jest wieloraki. Polega on m.in. na uszkodzeniu błony komórek zakażo
nych (efekt cytopatyczny), niszczeniu limfocytów niezakażonych wskutek tworzenia
zespólni (syncytiów) pomiędzy komórkami zakażonymi i niezakażonymi oraz łączeniu
cząstki gp120 z receptorem CD4 komórek niezakażonych (17, 18). Natomiast IL-2
wpływa na wzrost liczby limfocytów z puli obwodowej, wydłuża również czas ich
przeżycia, nie zwiększając produkcji limfocytów grasiczych (12, 13, 14, 15, 16). Fakt
długotrwałego i znacznego wzrostu liczby limfocytów T CD4+ pod wpływem IL-2,
zwłaszcza w połączeniu z HAART, potwierdzają liczne badania (13, 19, 20, 21).
Poza wpływem na proliferację limfocytów poprawa funkcji efektorowych jest również
spowodowana zwiększeniem cytotoksyczności swoistej komórek T CD8+ (22). Dane
dotyczące wpływu IL-2 na apoptozę są sprzeczne. Pandolfi (4) porównywał wielkość
apoptozy u osób otrzymujących HAART lub HAART i IL-2. W obu grupach w 28
tygodniu badania wykazał jej spadek, który był bardziej znaczący wśród osób otrzy
mujących również IL-2. Obserwacji takich nie potwierdził Durier (23). Stwierdził on,
że apoptoza komórek T CD4+ była hamowana w takim samym stopniu wśród osób
otrzymujących HAART lub HAART i IL-2.
Przeprowadzono także badania oceniające wpływ IL-2 na liczbę i czynność komórek
NK. Rook (5) stwierdził, że egzogenna IL-2 częściowo przywraca zaburzoną, również
w przebiegu zakażenia HIV, aktywność NK, a Durier (23) wykazał wzrost liczby tych
komórek pod wpływem IL-2. Podobne obserwacje uzyskał Lalazari (16), który podawał
IL-2 w dawce 1,21 MIU/m
2pacjentom z liczbą limfocytów CD4 < 300 kom./μL
i wiremią < 50 kopii/ml. W 26 tygodniu badania stwierdził w grupie osób otrzy
mujących IL-2 wzrost liczby komórek NK o 144,3 kom./μL, a w grupie kontrolnej tylko
o 19,93.
Nie
został jednoznacznie zbadany wpływ IL-2 na rezerwuar komórek latentnie
zakażonych, a dane uzyskane przez różnych badaczy są sprzeczne (3, 14, 24). Kovacs
(3) i Wong (24) nie wykazali istotnego wpływu IL-2 na reaktywację HIV z
prowiruso-wego HIV DNA. W odróżnieniu od przytoczonych autorów Zanussi (25) stwierdził
z kolei spadek stężenia prowirusowego DNA pod wpływem IL-2.
Warto też przypomnieć, że IL-2 pobudza wytwarzanie przez limfocyty T CD8+
rozpuszczalnego czynnika przeciwwirusowego CAF, który hamuje aktywność wirusową
(17).
Barker (17) wykazał, że dodanie IL-2 do hodowli limfocytów T CD8+ w znacznym
stopniu poprawia właściwości hamujące replikację wirusa przez te komórki. Natomiast
na podstawie dotychczas przeprowadzonych badań klinicznych stwierdzono, że IL-2
podawana łącznie z HAART nie redukuje wiremii w większym stopniu niż tylko
HAART (26).
Do dziś przeprowadzono szereg badań II fazy oceniających skuteczność i bezpie
czeństwo IL-2 podawanej w różnych dawkach, dożylnie lub podskórnie, oraz w cyklach
z różnie długimi przerwami pomiędzy nimi. Wykazano, że podobną skuteczność można
osiągnąć stosując lek dożylnie lub podskórnie, najlepiej w dawce 7,5 MU/L Biorąc pod
uwagę uciążliwości wynikające z dożylnej drogi podania oraz więcej działań niepożąda
nych, zaobserwowanych w prowadzonych obecnie dużych badaniach klinicznych III.
fazy, IL-2 jest stosowana w cyklach pięciodniowych, podskórnie w dawce 7,5 MU/1 co
8 tygodni. Nie stwierdzono poza tym, aby częstsze podawanie IL-2 poprawiało sku
teczność terapii (12, 13, 19, 20, 23).
Trwają obecnie badania nad skutecznością IL-2 w zależności od wyjściowej liczby
limfocytów T CD4+ i wyjściowego poziomu wiremii (12, 13). W badaniu ANRS 048
(12) pacjentów podzielono na 3 grupy: otrzymujących IL-2 (w dawce 12 MU/dobę)
podskórnie (pierwsza grupa) lub dożylnie (druga grupa) wraz z dwoma analogami
nukleozydowymi odwrotnej transkryptazy podawanymi w obu grupach. W trzeciej gru
pie stosowano jedynie leczenie antyretrowirusowe. Pacjenci otrzymali średnio 7 cykli
IL-2 w ciągu 56 tygodni. W tym czasie odnotowano średni wzrost liczby limfocytów
T CD4+ o 564 kom./μL wśród otrzymujących lek podskórnie, o 676 kom./μL po
podaniu IL-2 dożylnie, a tylko o 55 kom./μL w grupie kontrolnej. W grupach osób
otrzymujących IL-2 obserwowano również wzrost liczby komórek natywnych (o 340
u osób leczonych podskórnie i o 528 kom./μL u leczonych dożylnie) oraz komórek
pamięci (o 275 wśród leczonych podskórnie i o 253 kom./μL u leczonych dożylnie).
Odpowiedź na powtarzane dawki antygenów standardowych wynosiła 64% u otrzy
mujących IL-2 podskórnie i dożylnie, a tylko 29% w grupie kontrolnej.
W kolejnym badaniu ANRS 079 (13) pacjenci otrzymywali HAART (grupa I) lub
HAART i IL-2 (grupa II) w dawce 5 MIU 2 razy dziennie przez 5 dni; 3 cykle co
4 tygodnie, następnie 7 cykli co 8 tygodni. Wyjściowa liczba limfocytów T CD4+ była
w obu grupach porównywalna (342 i 353 kom./μL). Średni wzrost liczby limfocytów
T CD4+ w tygodniu 74 wyniósł: +262 kom./μL (grupa I) i + 835 kom./μL (grupa II).
Odsetek pacjentów, u których osiągnięto w 74 tygodniu leczenia zablokowanie HIV
RNA do wartości niewykrywalnych był w obu grupach porównywalny (78% i 76%).
Tym samym potwierdzono wcześniejsze obserwacje wskazujące na udział IL-2 we
wzroście liczby limfocytów T CD4+ zarówno natywnych, jak i pamięci (3, 4, 9, 16),
oraz w hamowaniu apoptozy (7). Badanie to wykazało ponadto, że leczenie IL-2 nie
indukuje ekspansji HIV z komórek zakażonych latentnie.
Podobne wnioski wyciągnąć można na podstawie analizy wstępnych wyników bada
nia ESPRIT, w którym uczestniczą również ośrodki polskie, a do którego kwalifikowani
są pacjenci leczeni antyretrowirusowo z liczbą limfocytów T CD4+ > 300 kom./μL (14).
IL-2 podawana jest tu w dawce 7,5 MU 2 razy dziennie w cyklach pięciodniowych
powtarzanych co 8 tygodni. Wstępne wyniki dotyczą 219 pacjentów, którzy ukończyli
3 cykle IL-2. Już po tych trzech cyklach zaobserwowano u nich znaczny wzrost liczby
limfocytów T CD4+, wynoszący średnio 389 kom./μL. Warto podkreślić, że wzrost ten
obserwowano u większości pacjentów niezależnie od występujących między nimi różnic
demograficznych i niezależnie od stadium zakażenia HIV, czy wyjściowej liczby limfo
cytów T CD4+, jak i wyjściowej wartości HIV RNA (14).
Ciekawe są również obserwacje dotyczące stosowania IL-2 u pacjentów w ostrej
fazie zakażenia HIV. Z patogenetycznego punktu widzenia, ostra faza zakażenia HIV
jest najbardziej optymalnym momentem na rozpoczęcie terapii antyretrowirusowej.
W tej fazie zakażenia replikacja wirusa zachodzi w obecności sprawnego jeszcze układu
immunologicznego. Badania przeprowadzone przez Hechta i wsp. (15) wykazały, że
zastosowanie IL-2 wraz z HAART w ostrej fazie zakażenia HIV prowadziło do więk
szego wzrostu liczby limfocytów T CD4+ w porównaniu do grupy kontrolnej
otrzy-mującej jedynie HAART (1669 vs. 686 kom./μL). Ponadto w grupie leczonej IL-2 obserwowano wzmocnienie odpowiedzi immunologicznej, zarówno cytotoksycznej, jak i niecytotoksycznej ze strony limfocytów T CD8+.
Obiecujące są wyniki badań zastosowania w leczeniu osób żyjących z HIV tylko IL-2 bez HAART. Celem takiego postępowania jest odroczenie terapii antyretrowirusowej, a tym samym odsunięcie ryzyka wystąpienia z powodu HAART działań niepożądanych i lekooporności itp. Planowane są także badania nad tzw. strukturalnymi przerwami w terapii (STI - structured treatment interruptions) u osób leczonych równocześnie HAART i IL-2. Polegają one na stosowaniu HAART tylko podczas podawania IL-2, co pozwala pacjentom odpocząć od leków, ma zmniejszać ryzyko wystąpienia objawów ubocznych oraz pobudzić odpowiedź ze strony limfocytów T cytotoksycznych (27).
Ze stosowaniem IL-2 wiąże się występowanie różnych działań niepożądanych (14, 28, 29). Najczęściej, niemal w każdym przypadku, występują objawy rzekomogrypowe tj. gorączka, dreszcze, osłabienie, bóle mięśni i stawów. Nasilenie tych objawów może być znaczne, pacjenci zwykle wymagają podawania dużych dawek niesterydowych leków przeciwzapalnych. Inne objawy ogólne to bóle głowy, nudności, czasem wymioty, utrata apetytu, bezsenność oraz zatrzymanie płynów z pojawianiem się obrzęków, głównie w okolicy szyi (28). Dość często stwierdza się zmiany skórne w postaci swędzącej wysypki typu rash oraz bolesność, obrzmienie i świąd w miejscu iniekcji (28). Rzadziej występujące objawy to: obniżenie ciśnienia tętniczego, bóle w nadbrzuszu i prawym podżebrzu związane z odczynem zapalnym ze strony pęcherzyka żółciowego, zapalenie błony śluzowej jamy ustnej, nosa i gardła oraz niepokój, drażliwość, depresyjny nastrój (28, 29).
Odchylenia w badaniach laboratoryjnych wiążące się z podawaniem IL-2 to objawy uszkodzenia funkcji wątroby i nerek oraz niedokrwistość, leukopenia i małopłytkowość. Stwierdzenie któregokolwiek z tych zaburzeń może spowodować konieczność redukcji dawki leku (28).
Podawanie IL-2 może także spowodować pogorszenie stanu chorych cierpiących na schorzenia o podłożu autoimmunologicznym, w tych przypadkach zalecana jest duża ostrożność (28, 29).
Na ogół jednak, wszystkie wymienione objawy nie powodują ciężkich, poważnych zaburzeń i ustępują w ciągu kilku dni po zaprzestaniu podawania leku. Coraz lepsza ich znajomość i prawidłowe postępowanie w przypadku zaistnienia, dają gwarancje bezpiecznego stosowania leku, który może wyraźnie poprawić skuteczność terapii antyretrowirusowej.
B Knysz, J Gąsiorowski, M Inglot, W Rymer, A Szymczak, A Gładysz
THE ROLE AND THERAPEUTIC USE OF INTERLEUKIN-2 IN HIV INFECTION SUMMARY
Interleukin-2 (IL-2) is a cytokine produced by lymphocytes T CD4+, T CD8+ and NK cells. IL-2 increases the number of lymphocytes T and prolongs their survival and has extensive immunomodulatory effect. High levels of IL-2 are observed during asymptomatic phase of HIV infection (TH-1 dependent cytokine) and Iow ievels are observed during progression of immu-nodeficiency. IL-2 inhibits apoptosis of CD4+ T cells, improves NK cells activity, has influence
on production of soluble antiviral factor (CAF) which inhibits viral activity etc. That is why IL-2 has been introduced to the treatment of HIV infection along with highly active antiretroviral therapy (HAART). High T CD4+cells count predicts long survival of HIV infected individual Phase III clinical trials concerning IL-2 are now performed and the preliminary results are promising. Polish centers also take part in the ESPRIT study. Adverse events of various severity are seen in patients under treatment (anti inflammatory drugs are required). The symptoms usually resolve within a few days after IL-2 therapy is stopped.
PIŚMIENNICTWO
1. Nowicki A: Interleukina 2 w leczeniu nowotworów, W: Podolak-Dawidziak M, Jędrzejczak W, red.: Cytokiny. Zastosowanie kliniczne, Wrocław: Volumed; 1997:177-83.
2. Kelly E, Won A, Refaeli Y, i in. IL-2 and related cytokines can promote T cell survival by activating AKT. J Immunol 2002;168(2):597-603.
3. Kovacs AK, Baseler M, Dewar RJ, i in. Increases in CD4 T lymphocytes with intermittent courses of interleukin-2 in patients with Human Immunodeficiency Virus infection: A pre liminary study. NEJM 1995;332(9):567-75.
4. Pandolfi F, Pierdominici M, Marziali M, i in. Low-dose IL-2 reduces lymphocyte apoptosis and increases nadVe CD4 cells in HIV-1 patients treated with HAART. Cłin Immunol 2000;94(3):153-9.
5. Rook AH, Masur H, Lane HC, i in. Interleukin-2 enhances the depressed natural killer and cytomegalovirus-specific cytotoxic activities of lymphocytes from patients with the Acquired Immune Deficiency Syndrome. J Clin Invest 1983;72:398-403.
6. Vitale M, Bassini A, Secchiero P, i in. NK-active cytokines IL-2, IL-12 and IL-15 selectively modulate specific protein kinase C (PKC) isoforms in primary human NK cells. Anat Rec 2002;266(2):87-92.
7. Mitsuyasu RT: The potential role of interleukin-2 in HIV. AIDS 2001; Suppl 2:S22-7. 8. Nelson BH, Willerford DM: Biology of the interleukin-2 receptor. Adv Immunol
1998;70:1-81.
9. Smith KA: Low-dose daily interleukin-2 immunotherapy: accelerating immune restoration and expanding HIV-specific T-cell immunity without toxicity. AIDS 2001;15(suppl.2):S28-S35.
10. Fehniger TA, Cooper MA, Caligiuri MA: Interleukin-2 and interłeukin-15: immunotherapy for cancer. Cytokine Growth Factor Rev 2002;13(2):169-83.
11. Theze J, Alzari PM, Bertoglio J: Interleukin 2 and its receptors: recent advances and new immunological functions. Immunol Today 1996;17:481-6.
12. Levy Y, Capitant C, Houhou S, Carriere I, i in. Comparison of subcutaneous and intrave-nous interleukin-2 in asymptomatic HIV-1 infection; a randomized controlled trial. Lancet 1999;353:1923-9.
13. Levy Y, Durier C, Lascaux A-S Et, i in. Long-Term Efficacy of Subcutaneous IL-2 therapy in HIV Infection: Final Analysis of the ANRS 079 Randomized Trial and Long-Term Follow-Up. 9th Conference on Retroviruses and Opportunistic Infections. 2002 Feb 24-28; Seattle, USA; abstract 514-M.
14. Labriola A, Denning E, Klimas N, i in. Baseline Characteristics Associated with CD4+ Response after 3 Cycles of Subcutaneous (S.C.) Recombinant Human Interleukin-2 (IL-2), 9th Conference on Retroviruses and Opportunistic Infections. 2002 Feb 24-28; Seattle, USA; abstract 517-M.
15. Hecht F, Kahn J, Martin ez-Marino B, i in. Interleukin-2 (IL-2) Added to HAART in Primary HIV Infection Enhances Anti-HIV Immune Responses. 9th Conference on Retro-viruses and Opportunistic Infections. Seattle, 2002 Feb 24-28; Seattle, USA; abstract 527-M.
